Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Wyczuwanie tlenu skórą
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Na Uniwersytecie Stanforda powstała rewolucyjna technika obrazowania struktur wewnątrz organizmu. Polega ona na uczynieniu skóry i innych tkanek... przezroczystymi. Można tego dokonać nakładając na skórę jeden z barwników spożywczych. Testy na zwierzętach wykazały, że proces jest odwracalny. Technika taka taka, jeśli sprawdzi się na ludziach, może mieć bardzo szerokie zastosowanie – od lokalizowania ran, poprzez monitorowanie chorób układu trawienia, po diagnostykę nowotworową.
Technologia ta może uczynić żyły lepiej widocznymi podczas pobierania krwi, ułatwić laserowe usuwanie tatuaży i pomagać we wczesnym wykrywaniu i leczeniu nowotworów, mówi Guosong Hong. Na przykład niektóre terapie wykorzystują lasery do usuwania komórek nowotworowych i przednowotworowych, ale ich działanie ograniczone jest do obszaru znajdującego się blisko powierzchni skóry. Ta technika może poprawić penetrację światła laserowego, dodaje.
Przyczyną, dla której nie możemy zajrzeć do wnętrza organizmu, jest rozpraszanie światła. Tłuszcze, płyny, białka, z których zbudowane są organizmy żywe, rozpraszają światło w różny sposób, powodując, że nie jest ono w stanie penetrować ich wnętrza, więc są dla nas nieprzezroczyste. Naukowcy ze Stanforda stwierdzili, że jeśli chcemy, by materiał biologiczny stał się przezroczysty, musimy spowodować, żeby wszystkie budujące go elementy rozpraszały światło w ten sam sposób. Innymi słowy, by miały taki sam współczynnik załamania. A opierając się na wiedzy z optyki stwierdzili, że barwniki najlepiej absorbują światło i mogą być najlepszym ośrodkiem, który spowoduje ujednolicenie współczynników załamania.
Szczególną uwagę zwrócili na tartrazynę czyli żółcień spożywczą 5, oznaczoną symbolem E102. Okazało się, że mieli rację. Po rozpuszczeniu w wodzie i zaabsorbowaniu przez tkanki, tartrazyna zapobiegała rozpraszaniu światła. Najpierw barwnik przetestowano na cienkich plastrach kurzej piersi. W miarę, jak stężenie tartrazyny rosło, zwiększał się współczynnik załamania światła w płynie znajdującym się w mięśniach. W końcu zwiększył się do tego stopnia, że był taki, jak w białkach budujących mięśnie. Plaster stał się przezroczysty.
Później zaczęto eksperymenty na myszach. Najpierw wtarli roztwór tartrazyny w skórę głowy, co pozwoliło im na obserwowanie naczyń krwionośnych. Później nałożyli go na brzuch, dzięki czemu mogli obserwować kurczenie się jelit i ruchy wywoływane oddychaniem oraz biciem serca. Technika pozwalała na obserwacje struktur wielkości mikrometrów, a nawet polepszyła obserwacje mikroskopowe. Po zmyciu tartrazyny ze skóry tkanki szybko wróciły do standardowego wyglądu. Nie zaobserwowano żadnych długoterminowych skutków nałożenia tartrazyny, a jej nadmiar został wydalony z organizmu w ciągu 48 godzin. Naukowcy podejrzewają, że wstrzyknięcie barwnika do tkanki pozwoli na obserwowanie jeszcze głębiej położonych struktur organizmu.
Badania, w ramach których dokonano tego potencjalnie przełomowego odkrycia, rozpoczęły się jako projekt, którego celem jest sprawdzenie, jak promieniowanie mikrofalowe wpływa na tkanki. Naukowcy przeanalizowali prace z dziedziny optyki z lat 70. i 80. ubiegłego wieku i znaleźli w nich dwa podstawowe narzędzia, które uznali za przydatne w swoich badaniach: matematyczne relacje Kramersa-Kroniga oraz model Lorentza. Te matematyczne narzędzia rozwijane są od dziesięcioleci, jednak nie używano ich w medycynie w taki sposób, jak podczas opisywanych badań.
Jeden z członków grupy badawczej zdał sobie sprawę, że te same zmiany, które czynią badane materiały przezroczystymi dla mikrofal, można zastosować dla światła widzialnego, co mogłyby być użyteczne w medycynie. Uczeni zamówili więc sięc silne barwniki i zaczęli dokładnie je analizować, szukając tego o idealnych właściwościach optycznych.
Nowatorskie podejście do problemu pozwoliło na dokonanie potencjalnie przełomowego odkrycia. O relacjach Kramersa-Kroniga uczy się każdy student optyki, w tym przypadku naukowcy wykorzystali tę wiedzę, do zbadania, jak silne barwniki mogą uczynić skórę przezroczystą. Podążyli więc w zupełnie nowym kierunku i wykorzystali znane od dziesięcioleci podstawy do stworzenia nowatorskiej technologii.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Nowo odkryty gatunek wymarłej małpy wzmacnia hipotezę mówiącą, że najwcześniejsi przodkowie człowieka ewoluowali we wschodniej części basenu Morza Śródziemnego, w Europie i Azji, zanim wyemigrowali do Afryki, gdzie powstał nasz gatunek. Skamieniałe szczątki małp znajdowane we wschodnich częściach Śródziemiomorza stanowią oś sporu na temat pochodzenia małp afrykańskich oraz ludzi. Naukowcy nie są zgodni, jak należy klasyfikować te zwierzęta na drzewie ewolucyjnym.
Międzynarodowy zespół naukowy uważa, że zidentyfikowany przez nich rodzaj Anadoluvius, który 8,7 miliona lat temu zamieszkiwał centralną Anatolię dowodzi, że migracje małp z regionu Morza Śródziemnego to najstarszy znany przykład rozprzestrzeniania się wczesnych homininów, ssaków z rodziny człowiekowatych, w skład którego wchodzą rodzaje Homo (m.in. człowiek współczesny), Pan (szympansy i bonobo) oraz ich wymarli przodkowie.
Szczątki przedstawicieli tych gatunków znajdowane są wyłącznie w Europie i Anatolii, zaś powszechnie akceptowani przedstawiciele homininów są znajdowani wyłącznie w Afryce od późnego miocenu po plejstocen. Hominini mogli pojawić się w Eurazji w późnym miocenie lub rozprzestrzenić się w Eurazji od nieznanego afrykańskiego przodka. Różnorodność hominów w Eurazji sugeruje, że do ewolucji doszło na miejscu, ale nie wyklucza hipotezy o afrykańskim pochodzeniu, czytamy w artykule A new ape from Türkiye and the radiation of late Miocene hominines.
Tradycyjny pogląd, od czasów Darwina, mówi, że tak plemię hominini (Homo, Pan), jak i podrodzina homininae (Homo, Pan, Gorilla) pochodzą z Afryki. To tam znaleziono najstarsze szczątki człowieka. Przedmiotem sporu jest jednak, czy przodkowie wielkich afrykańskich małp, które dały początek przodkom człowieka, ewoluowali w Afryce.
Hipoteza alternatywna wobec afrykańskiej mówi, że przodkowie europejskich małp mogli przybyć z Afryki i tutaj doszło do ich ewolucji. To właśnie w Europie znajdowane są najstarsze szczątki małp, które przypominają współczesne wielkie małpy Afryki. Później, gdy klimat w Europie zmienił się na niekorzystny, małpy te wyemigrowały do Afryki i tam dały początek naszemu gatunkowi.
Homininy ze wschodniej części Morza Śródziemnego mogą reprezentować ostatni etap specjacji, wyodrębniania się z jednego lub więcej starszych homininów Europy, podobnie jak parantrop, który prawdopodobnie wyodrębnił się od przodka podobnego do australopiteka. Ewentualnie, biorąc pod uwagę fakt, że europejskie homininy są najbardziej podobne do goryli, możemy mieć tu do czynienia z wyodrębnianiem się wczesnych przedstawicieli kladu goryli. Jest też możliwe, że europejskie homininy reprezentują linie ewolucyjne homininów z Afryki, jednak nie mamy dowodów na istnienie w Afryce pomiędzy 13 a 10 milionów lat temu wielu linii homininów, a wyniki naszych badań nie wspierają tej hipotezy, czytamy na łamach Nature.
Autorzy badań informują, że wciąż prowadzą analizy, zauważają przy tym, że badania Anadoluvius wskazują, iż zróżnicowanie wielkich małp we wschodniej części Morza Śródziemnego jest większe niż sądzono i że doszło tutaj do podziału na wiele taksonów, na długo zanim pojawiły się one w Afryce.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W latach 1993–2010 ludzie wypompowali tak olbrzymią ilość wód podziemnych, że doprowadziło to do... przesunięcia osi Ziemi i biegunów o niemal 80 centymetrów. Spowodowane działalnością człowieka zmiany w nachyleniu osi planety są takie, jak zmiany spowodowane w tym samym czasie przez topnienie lodów Grenlandii.
Oś Ziemi to prosta, która jest osią obrotu własnego planety. Wyznacza ona bieguny geograficzne. Ruch obrotowy naszej planety jest bardzo skomplikowany. Obejmuje kwestię zarówno ruchu osi obrotu Ziemi w przestrzeni, w jej wnętrzu, nakładają się na to zmiany prędkości obrotowej, zjawisko precesji oraz nutacji, czyli kołysania się chwilowej osi obrotu. Jednym z najważniejszych elementów tego kołysania się jest nutacja swobodna o okresie Chandlera wynoszącym ok. 1,2 roku. W tym czasie oś obrotu Ziemi przesuwa się średnio o około 9 metrów. I właśnie na to przesunięcie miała wpływ ostatnia działalność człowieka.
Naukowcy z Korei Południowej, Australii, Chin i USA oszacowali, że w latach 1993–2010 ludzie wypompowali spod ziemi 2150 gigaton – czyli 2 biliony 150 miliardów ton – wody, a związany z tym wzrost poziomu oceanu wynosił ok. 0,3 mm/rok. Z przeprowadzonych przez nich obliczeń wynika, że te zmiany rozkładu masy na naszej planecie spowodowały przesuwanie się osi Ziemi, a zatem i biegunów, o 4,36 cm na rok, czyli w sumie o 78,48 cm w badanym okresie. Wypompowana woda odpowiadała za 6,24 mm wzrostu poziomu oceanów. Clark Wilson z University of Texas w Austin mówi, że szczególnie silny wpływ ma to, co dzieje się z wielkimi podziemnymi zbiornikami wody na średnich szerokościach geograficznych. Jednym czynnikiem, który wpływa na wspomniane przesunięcia biegunów bardziej, niż zmiany w podziemnych zasobach wody są wciąż trwające ruchy izostatyczne, czyli unoszenie się mas skalnych uwolnionych od ciężaru lodu po ostatnim zlodowaceniu.
Obliczenia pokazują, jak wiele wody ludzie wypompowują spod ziemi. Same cyfry nie są zbyt istotne. Istotny jest fakt, że masa przemieszczanej przez człowieka wody jest tak gigantyczna, iż ma wpływ na zmianę biegunów geograficznych planety.
Warto przy tym pamiętać, że pod powierzchnią Ziemi znajduje się znacznie więcej wody, niż do niedawna sądzono.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
John Lowke i Endre Szili z University of Southern Austrlia wyjaśnili, dlaczego błyskawice mają nieregularny zygzakowaty kształt. Z modelu stworzonego przez naukowców wynika, że zygzakowaty kształt błyskawicy powiązany jest z obecnością wysoce wzbudzonych metastabilnych atomów tlenu. Umożliwiają one szybszy przepływ ładunku elektrycznego z chmur do gruntu.
Powstawanie błyskawicy to proces wieloetapowy. Najpierw pojawiają się liderzy. To wyładowania długości kilkudziesięciu metrów, pochodzące z chmur burzowych. Lider rozpala się na około 1 milisekundę tworząc jeden ze „stopni” błyskawicy i gaśnie. Utworzony przezeń kanał jest przez kilkadziesiąt mikrosekund ciemny, po czym na końcu wygasłego lidera pojawia się kolejny rozbłysk. W ten sposób tworzy się kolejny stopień. Proces ten powtarza się, nadając błyskawicy charakterystyczny kształt. Co interesujące, fragment błyskawicy, który rozbłysł i zgasł, nie rozbłyska ponownie, mimo iż cały czas stanowi część kanału przewodzącego ładunki. Wiele kwestii związanych z powstawaniem błyskawic jest dotychczas nierozwiązanych, a naukowców szczególnie interesuje natura ciemnej kolumny przewodzącej, która łączy liderów z chmurą burzową.
Lowke i Szili uważają, że zygzakowaty kształt błyskawicy związany jest z obecnością metastabilnego tlenu singletowego delta. Średni czas życia takiego stanu wzbudzonego wynosi około 1 godziny, a molekuły takiego tlenu powodują, że elektrony odłączają się od ujemnie naładowanych jonów tlenu, zwiększając przewodnictwo otaczającego je powietrza. Zdaniem uczonych, czas, który upływa pomiędzy dwoma kolejnymi etapami tworzenia się błyskawicy odpowiada czasowi, jaki potrzebny jest, by na końcówkach liderów doszło do wystarczającej koncentracji metastabilnych molekuł. To zwiększa siłę pola elektrycznego, umożliwiając dalszą jonizację powietrza. Ponadto ta większa koncentracja molekuł utrzymuje się na wcześniejszych etapach, dzięki czemu kanał przewodzący zostaje utrzymany nawet bez pola elektrycznego. Naukowcy mają nadzieję, że ich badania przyczynią się do opracowania bardziej skutecznych metod ochrony infrastruktury przed błyskawicami.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W celu ochrony bioróżnorodności od kilkudziesięciu lat stosuje się metodę polegającą na ochronie ważnych regionów przez wpływem człowieka. Jednak nowe analizy obejmujące 12 000 lat wstecz wskazują, że jeszcze w czasach, gdy po Ziemi chodziły mamuty tylko 27% powierzchni planety było wolne od obecności człowieka. Obecnie jest to 19%. Jako, że niektóre z zamieszkanych przez ludzi terenów to obecnie najbardziej bioróżnorodne obszary planety, ludzie prawdopodobnie pomagali w utrzymaniu, a nawet zwiększaniu bioróżnorodności, stwierdzają autorzy najnowszych badań.
Inżynier Danielle Wood z MIT, która bada wpływ technologii na rozwój i nie był zaangażowana w powyższe badania mówi, że obalają one powszechnie panujący mit. Jej zdaniem to nie sama obecność ludzi prowadzi do spadku bioróżnorodności, ale nadmierna eksploatacja przyrody i jej zasobów. Tam, gdzie zasoby pozyskiwane są w sposób zrównoważony nie ma potrzeby usuwania ludzi, by ocalić gatunki roślin i zwierząt.
Autorami najnowszych badań są naukowcy z USA, Holandii, Wielkiej Brytanii, Kanady, Niemiec, Chin, Australii, Argentyny i Danii. Brali w nich udział specjaliści z takich instytucji jak WWF, Wild Conservation Society czy Holenderska Agencja Ochrony Środowiska. Wyniki ich badań ukazały się w artykule People have shaped most of terrestrial nature for at least 12,000 years opublikowanym na łamach PNAS (Prceedings of the National Academy of Sciences).
Naukowcy, chcąc sprawdzić w jaki sposób obecność ludzi na danym obszarze wpływa na jego bioróżnorodność, udoskonalili model pozwalający przewidywać, jak w przeszłości ludzie wykorzystywali badany teren.
Model zaczyna pracę od analizy map z obecnym wyglądem badanego obszaru: sprawdza, gdzie są pola uprawne, miasta, wsie, kopalnie itp. itd. Bierze przy tym pod uwagę dane nt. obecnej i przeszłej populacji człowieka. Następnie zaczyna się cofać, dodając do tych danych informacje archeologiczne i historyczne. Autorzy najnowszych badań dodali do tego informacje na temat bioróżnorodności kręgowców, zagrożonych gatunków, obszarów chronionych i obszarów zarządzanych przez rdzennych mieszkańców.
Z badań wynika, że już 12 000 lat temu ludzie byli obecni na 3/4 lądowych obszarów Ziemi, wyłączając Antarktykę. Zamieszkiwali tereny, które obecnie uznajemy za „naturalne”, „nienaruszone” czy „dzikie”. Przed 10 000 lat tereny, na których nie pojawili się jeszcze ludzie obejmowały 27% obszaru planety. Obecnie jest to 19%.
Najbardziej jednak dającym do myślenia wnioskiem z pracy jest zauważony związek pomiędzy najbardziej bioróżnorodnymi obszarami, a ich wykorzystywaniem przez człowieka w przeszłości. To sugeruje, że dawniej ludzie odgrywali rolę w zachowaniu, a może nawet utworzeniu, obecnych obszarów największej bioróżnorodności.
Wyniki badań pokazują, jak błędna jest koncepcja dziewiczej natury nietkniętej ludzką ręką, mówi Ruth DeFries z Columbia University, która specjalizuje się w kwestiach związanych ze zrównoważonym rozwojem i nie była zaangażowana w opisywane badania.
Naukowcy wykazali też, że do dramatycznych zmian doszło stosunkowo niedawno. Przez niemal 12 000 lat sposób wykorzystywania zasobów naturalnych pozostawał dość stabilny. W XIX wieku nastąpiła radykalna zmiana. Ludzie zaczęli masowo wycinać lasy, intensywnie uprawiać ziemię, doszło do gwałtownego rozrostu miast i do pojawienia się górnictwa na wielką skalę.
Wyniki badań nie są zaskoczeniem dla antropologów i archeologów. Mogą jednak pokazać, że żądania usunięcia bądź ograniczenia działalności rdzennych mieszkańców na wielu cennych przyrodniczo obszarach są nieuzasadnione. Rdzenne społeczności często najlepiej dbają o swoje otoczenie i chronią przyrodę, a pretekst zachowania bioróżnorodności może być wykorzystywany do kradzieży ziemi rdzennym mieszkańcom.
Oczywiście nie zawsze i nie każda rdzenna społeczność chroniła bioróżnorodność. To prawdopodobnie rdzenni mieszkańcy wielu terenów doprowadzili do zagłady megafauny. Jednak nie ma wątpliwości, że rdzenni mieszkańcy są znacznie lepszymi adwokatami bioróżnorodności niż cała reszta ludzi. Najlepsze, co możemy zrobić, to wzmocnienie ich praw do terenów, które zamieszkują, mówi Eric Dinerstein z organizacji RESOLVE.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.